Как найти толщину слоя грунта

Приветствую Вас, уважаемые гости и постоянные читатели моего блога.

Не нужно сразу бросаться на фундамент, ведь он не первичен, и любое строительство должно начинаться с проекта, в основе которого лежат исследования основания, то есть грунта, который залегает на месте будущей застройки.

Несущая способность основания рассказывает специалистам, какова должна быть опорная площадь фундамента вышележащего строения. Сам же этот параметр напрямую зависит от типа грунта и измеряется в кг/см².

Далеко не каждый готов платить несколько десятков тысяч за выезд специалистов и анализ грунта в лаборатории, поэтому в данной статье я объясню, как можно с достаточно высокой точностью определить несущую способность грунта под ногами своими силами в домашних условиях.

На территории России преобладают песчаные и глинистые почвы, за ними идут торф, а затем скальные породы.

Для определения несущей способности используют обычный садовый бур или выкапывают яму лопатой. Глубина отверстия (ямы) должна составлять отметку глубины опорной части фундамента.

Существует два способа анализа грунта, один из которых быстрый, другой же потребует немного терпения и 2-3 дня ожидания!

Мы всегда сможем однозначно сказать, песок перед нами, гравий, скала или глина, ведь песок просыпается между пальцами, о скальные породы мы сломаем не одну лопату, а глина как пластилин!

Но вот супеси и суглинки нужно разбирать на состав, ведь это смесь песка, глины и прочих минералов, пропорции которых нужно знать!

Итак, быстрый способ

Чуть смачиваем руки и берем жменю грунта, который залегает в опорной части будущего фундамента, и сильно сжимаем его в руке.

Затем, скатываем шар:

Сильно уплотненный шар двумя пальцами раздавливаем:

Если шар разлетается на куски (как на фото), то это супесь, поскольку суглинок и глина легко превращаются в лепешку, только у суглинка по краям образуются трещины, в отличие от глины.

А так как это супесь, то согласно табличке ниже можно узнать ее несущую способность:

Грунтовые воды залегают у нас ниже 5 м, поэтому супесь сухая и при расчете фундамента можно пользоваться значением 2,5 кг/см².

Способ №2

Глина — это осадочная порода, которая в сухом состоянии является пылевидной.

Песок — это мелкообломочная рыхлая порода, которая образуется в результате выветривания горных пород.

Итак, по шагам:

1. Берем стеклянную тару и наносим на ней 3 риски через одинаковые промежутки, тем самым разделяем объем тары на четыре равные части.

2. На глубине берем образец грунта и помещаем его в стеклянную тару на четверть ее высоты (до первой риски)

3. Теперь в тару требуется долить воды до уровня третьей риски (на 3/4 сосуда).

4. Добавляем половину чайной ложки моющего средства или жидкого мыла.

5. Закрываем тару и трясем ее около 5-7 минут. Этого времени достаточно, чтобы грунт разделился на составляющие.

6. Песок практически сразу оседает на дне, ил становится известен уже через 3-4, а вот глина в осадок выпадает спустя 2-3 дня. Мутная вода, которая будет отстаиваться все это время — это растворенные пылеватые частицы глины.

Последним действием нам нужно вычислить относительную величину глины. Толщину этого слоя нужно соотнести с толщиной общего осадка и получить процентное соотношение содержания в грунте.

Суть заключается в том, что в супесях содержание глины составляет всего 10%, а в суглинках — может превышать 50%, этим эти два типа грунта и отличаются. Находим относительный объем глины и выбираем по табличке нужный нам грунт с его несущей способностью.

Песок всегда ложится на дно первым, далее идет очень тонкая прослойка ила (помесь различных минералов), а затем осаживается глина.

Повышенная мутность воды всегда говорит о наличии глинистых частиц и практически всегда мутность свидетельствует о том, что перед нами суглинок. У супесей вода быстро становится светлой, а песок и ил оседают уже в течение 3-х часов.

Влажность грунта

Грунт, насыщенный водой, слабее, и чтобы оценить влажность, достаточно в выкопанную яму посмотреть через сутки. Если на дне через 24 часа грунт не просох, то считается, что он насыщен влагой, а соответственно и по таблице выбираем соответствующую строку.

Как видите сложностей никаких нет и эти методы довольно точно расскажут о несущей способности нашего грунта.

Спасибо за внимание!

---

Подборка по базе: Экспериментальная работа № 2 _Измерение толщины листа бумаги_.pp, Задачи. Определение молярной массы эквивалента..docx, Задачи на определение прибыли и рентабельности.docx, Задача № 1 Определение диаметра штуцера фонтанной арматуры.pdf, Анализ конкурентов на рынке и определение собственной конкуренто, 5.05.23 Определение качества антифриза.docx, ЛБ-2 Определение длительности производственного цикла.pdf, Лабораторная работа №2_Изучение конструкции и определение характ, Тема 4.1. Определение и классификация имени существительного.pdf, 1. Заикание. Определение понятия, исторические аспекты исследова

---

Практическая работа 1

Тема: Определение толщины срезаемого слоя грунта
Цель работы — изучить силовое взаимодействие бульдозера с грунтом и получить навыки определения максимальной толщины срезаемого слоя при резании грунта отвалом.

Методика выполнения работы

1. Изучить количественную связь между силой резания грунта, удельным сопротивлением резанию, толщиной и шириной срезаемого слоя, номинальным тяговым усилием, сцепным весом и коэффициентом сцепления.
2. Определить максимальную толщину слоя при резании грунта бульдозерами различных марок.

Решение:
Для решения поставленной задачи, мы воспользуемся следующими формулами:
P  kbc, (1)
где:

P — сила резания грунта, характеризующая взаимодействие грунта и отвала, Н;

k — удельное сопротивление резанию грунта, Н/см²;

b — длина отвала, т. е. ширина захвата, см;

c — толщина срезаемого слоя грунта, см.

T  Q, (2)

где:

Т — номинальное тяговое усилие, т. е. наибольшее тяговое усилие, развиваемое бульдозером при незначительном буксовании ходового аппарата, Н;

 — коэффициент сцепления грунта с гусеничным трактором, его осредненное значение в нашем случае составляет 0, 62;

Q — сцепной вес (приходящийся на ведущие звенья) бульдозера, Н.
c  Q kb.

(3)
Для начала нам необходимо найти с – толщину срезаемого слоя грунта по формуле 3.
Найдем с для марки бульдозера ДЗ-19 для трактора Т-100:

Вторым шагом будет нахождение Т:

Далее определим Р:

Полученные результаты внесем в таблицу 1.

Далее повторим данную процедуру по всем видам исходных данных

Таблица 1

Определение максимальной толщины срезаемого слоя грунта

Наименование показателей	Марка бульдозера
ДЗ-19	ДЗ-17	ДЗ-18	ДЗ-259	ДЗ-101	ДЗ-104	ДЗ-276	ДЗ-28	ДЗ-109
Марка трактора	Т-100	Т-4А	Т-130
Вес бульдозера, кН	140,7	147,6	144	148,1	94,4	97,7	190,6	200	197,9
Длина отвала, см	303	394	397	415	386	328	320	394	412
при k, Н/см2, рав- ном	8,5	87,234	91,512	89,28	91,822	58,528	60,574	118,172	124	122,698
21	87,234	91,512	89,28	91,822	58,528	60,574	118,172	124	122,698
30	87,234	91,512	89,28	91,822	58,528	60,574	118,172	124	122,698

1. Взаимодействие каких тел характеризует сила резания грунта и номинальное тяговое усилие?

На величину силы резания грунта Р оказывают влияние следующие параметры: толщина и ширина срезаемого слоя, физико-механические свойства грунта, геометрия отвала бульдозера

1. Что показывает удельное сопротивление резанию грунта?

Удельное сопротивление грунта резанию kр определяются опытным путем и зависит от вида и состояния грунта, геометрии режущего органа сечения и формы срезаемой стружки. На значение этого сопротивления влияет скорость резания, наличие и расположение зубьев, формы движения рабочих органов и т.д.

1. Как зависит максимальная толщина срезаемого слоя грунта от параметров бульдозера?

Наибольшую величину силы резания грунта принимаем равной номинальному тяговому усилию бульдозера. Тогда из равенства (1) и (2) максимальная толщина слоя при резании грунта будет
c Q kb.

Несущая способность грунтов — это одна из его основных характеристик, которую необходимо знать при строительстве дома, она показывает какую нагрузку может выдержать единица площади грунта и измеряется в кг/см2 или т/м2.

Зачем нужна несущая способность грунтов?

По несущей способности грунта определяют, какой должна быть опорная площадь фундамента дома: чем хуже способность грунта выдерживать нагрузку, тем больше должна быть площадь фундамента. Сама несущая способность грунта зависит от трех факторов: тип грунта, степень его уплотненности и насыщенность грунта влагой. Увеличение влажности грунта снижает его несущую способность в несколько раз. Только крупные пески и пески средней крупности не меняют своих свойств при увеличении влажности. Избыточная влажность грунта, скорее всего, связана с высоким уровнем грунтовых вод.

Чтобы узнать несущую способность грунта не обязательно обращаться за помощью к геологам, в случае самостоятельного строительства дома можно определить тип грунта на глаз. Для этого простым земляным буром можно пробурить в земле скважину глубиной 2 м или выкопать яму лопатой. При этом сразу будет понятно, какой грунт находится на этой глубине и насколько он увлажнен. Далее по типу и увлажненности грунта определить его несущую способность.

Основные виды грунтов

На территории нашей страны в основном преобладают песчаные и глинистые грунты, за исключением болотистой местности с просадочными торфяными грунтами , а также горных хребтов и возвышенностей со скальными грунтами.

Отличить песок от глины не составляет труда: в песке ясно видны отдельные песчинки, при растирании песчаного грунта меду ладонями они отчетливо чувствуются. Крупный песок имеет размер частиц от 0,25 до 5 мм, такие частицы хорошо видны невооруженным глазом, а песок средней плотности имеет размер песчинок до 2 мм. Супесь содержит 3-10% глинистых частиц, в сухом состоянии она крошится, если скатать из нее шарик, то он рассыпается при легком давлении на него. Суглинок содержит от 10% — 30% глинистых частиц, обладает большей пластичностью, чем супесь. Если из суглинка сделать шар и раздавить его, то он превращается в лепешку с трещинами по краям. Глина – наиболее пластичный грунт, содержит более 30% глинистых частиц ,если раздавить шар, сделанный из глины, то он превратится в лепешку, на краях которой не будет трещин.

Как определить вид грунта?

1. Исследуемый образец грунта укладываем в стеклянную банку на ¼ её высоты;
2. Доливаем в банку воды до уровня ¾ высоты;
3. Добавляем в воду 1 чайную ложку средства для мытья посуды;
   закрываем банку крышкой и встряхиваем содержимое в течение 10 минут. За это время образец грунта разделится на составляющие;
   банку ставим и через 1 минуту отмечаем на ней маркером уровень песка, который осел на дне;
4. Уровень ила отмечаем через 2 часа;
5. Ждем пока вода станет прозрачной и отмечаем уровень слоя глины.
6. Процесс осадки глины достаточно длительный и может занять от 2 до 7 дней;
7. Находим толщину слоя песка, ила и глины. Например: уровень песка через 1 минуту составил 6 см, уровень ила 7 см от дна банки, уровень глины 10 см от дна банки. Тогда: толщина слоя песка 6 см, толщина слоя ила 1 см (7-6=1), толщина слоя глины 3 см (10-7=3), а общая толщина осадка 10 см;
8. Вычисляем относительную величину каждого вида осадка (в процентах): толщину слоя песка/ила/глины делим на общую толщину осадка, затем умножаем на 100 процентов:

   6/10*100% =60% — содержание песка в %;

   1/10*100%=10% — содержание ила (пыли) в %;

   3/10*100%=30% — содержание глины в %.

Расчетное сопротивление грунта на разной глубине

Величины расчетного сопротивления грунтов (R0), приведенные ниже , даны для глубины заложения фундамента 1,5…2 м.

Если глубина заложения фундамента меньше чем 1,5 м. то расчетное сопротив­ление грунта (Rh) определяется по формуле:
Rh = 0,005R0(100 +h/3), где
h — глубина заложения фундамента в см.

Пример 1
Глинистый грунт на глубине 0,5 м при R0=4 кг/см2 будет иметь расчетное со­противление грунта Rh = 2,33 кг/см2.
Если глубина заложения фундамента больше чем 2 м. то расчетное сопротивление грунта (Rh) определяется по формуле:
Rh = R0 + kg(h — 200), где
h — глубина заложения фундамента в см,
g — вес столба грунта, расположенного выше глубины заложения фундамента (кг/см2);
к — коэффициент грунта (для песка — 0,25; для супеси и суглинка — 0,20; для глины — 0,15).

Пример 2
Глинистый грунт на глубине 3 м при R0=4 кг/см2 будет иметь расчетное сопро­тивление Rh = 10,3 кг/см2. Удельный вес глины — 1,4 кг/см2, а вес столба глины высо­той 300 см — 0,42 кг/см2.

Уважаемые коллеги, продолжаем рассматривать пример расчета ленточного фундамента с помощью программы ФОК Комплекс, в этот раз мы рассмотрим расчет ленточного и столбчатого фундаментов.

Перед вводом данных в программу ФОК-Комплекс я стараюсь придерживать такого порядка действия:

1. Определяюсь с отметками, прорисовываю расположения фундаментов, ниже приведен пример:

2. Вычисляю расчетное сопротивление грунта (вручную или по программе), для того что бы проверить совпадает ли данное значение с результатом в программе ФОК Комплекс, ниже приведен пример:

СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*

Определение расчетного сопротивления грунта основания

5.6.7 При расчете деформаций основания фундаментов с использованием расчетных схем, указанных в 5.6.6, среднее давление под подошвой фундамента р не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, определяемого по формуле

(5.7)

где g_с1и g_с2– коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 5.4;

k – коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта (j_II и с_II) определены непосредственными испытаниями, и k=1,1, если они приняты по таблицам приложения Б;

M_g, М_q, M_c– коэффициенты, принимаемые по таблице 5.5;

k _z – коэффициент, принимаемый равным единице при b<10 м; k_z=z₀/b + 0,2 при b³10 м (здесь z₀ = 8 м);

b – ширина подошвы фундамента, м (при бетонной или щебеночной подготовке толщиной h_nдопускается увеличивать bна 2h_n);

g_II – осредненное (см. 5.6.10) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³;

g’_II – то же, для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м³;

с_II – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента (см. 5.6.10), кПа;

d₁ – глубина заложения фундаментов, м, бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле (5.8). При плитных фундаментах за d₁принимают наименьшую глубину от подошвы плиты до уровня планировки;

d_b – глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом глубиной свыше 2 м принимают равным 2 м);

d₁ = h_s + h_cfg_cf /g’_II, (5.8)

здесь h_s – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

h_cf – толщина конструкции пола подвала, м;

g_cf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м³.

При бетонной или щебеночной подготовке толщиной h_n допускается увеличивать d₁ на h_n.

Примечания:

1. Формулу (5.7) допускается применять при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью А, значение bпринимают равным .

1. Расчетные значения удельного веса грунтов и материала пола подвала, входящие в формулу (7) допускается принимать равными их нормативным значениям.

1. Расчетное сопротивление грунта при соответствующем обосновании может быть увеличено, если конструкция фундамента улучшает условия его совместной работы с основанием, например, фундаменты прерывистые, щелевые, с промежуточной подготовкой и др.
2. Для фундаментных плит с угловыми вырезами расчетное сопротивление грунта основания допускается увеличивать, применяя коэффициент k_d по таблице 5.6.
3. Если d₁>d (d– глубина заложения фундамента от уровня планировки), в формуле (5.7) принимают d₁ = dи d_b = 0.
4. Расчетное сопротивления грунтов основания R, определяемое по формулам (В.1) и (В.2) с учетом значений R₀ таблиц B.1-В.10 приложения В, допускается применять для предварительного назначения размеров фундаментов в соответствии с указаниями разделов 5-6.

Исходные данные

Основание фундаментом являются – Супесь лессовидная просадочная низкопористая твердая (ИГЭ 2)

g_с1= 1,25; g_с2= 1,00; k= 1,00; k_z= 1,00; b = 3,00 м; g_II = 1,800 т/м³; g’_II = 1,653 т/м³;

с_II= 0,6 т/м²; d₁ = 2,30 м + 0,10 м * 2,00 т/м³ / 1,653 т/м³ = 2,30 м + 0,121 м = 2,421 м;

d_b = 1,05 м; M_g = 0,78; М_q= 4,11; M_c= 6,67;

R = (1,25 х 1,00) / 1,00 * [0,78 * 1,00 * 3,00 м * 1,800 т/м³ + 4,11 * 2,421 м * 1,653 т/м³ +

+ (4,11 – 1,00) * 1,05 м * 1,653 т/м³ + 6,67 * 0,6 т/м²] = 1,25 * (4,212 т/м² + 16,44786243 т/м² +

+ 5,3978715 т/м² + 4,002 т/м²) =37,5746674125 т/м².

Расчетное сопротивление грунта определяется согласно СНиП 2.02.01-83

‘Основания зданий и сооружений’ по формуле 7:

R= (Yc1*Yc2/k)*(My*kz*b*y2+Mq*d1*y21+(Mq-1)*db*y21+Mc*C).

———————————————————————————————-

ВВЕДЕННЫЕ ДАННЫЕ:

Ширина подошвы фундамента b= 3 м

Глубина заложения фундамента d= 3.35 м

Гибкая конструктивная схема здания

Длина здания L= 0 м

Высота здания H= 0 м

Здание с подвалом – фундамент под наружную стену (колонну)

Толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала hs= 2.3 м

Толщина конструкции пола подвала hcf= 0.15 м

Удельный вес материала пола подвала ycf= 2.2 тс/м3

Тип грунта: пылевато-глинистые, а также крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем с

показателем текучести грунта или заполнителя IL<=0.25

Угол внутреннего трения Fi= 25 град.

Удельное сцепление С= 0.6 тс/м2

Fi и С определены непосредственными испытаниями

Осредненный удельный вес грунтов, залегающих

выше подошвы фундамента y21= 1.653 тс/м3

ниже подошвы фундамента y2= 1.8 тс/м3

———————————————————————————————-

ВЫЧИСЛЕННЫЕ ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ДАННЫЕ:

Отношение длины к высоте здания L/H= 0.00

Коэффициент условий работы Yc1= 1.25

Коэффициент условий работы Yc2= 1

Коэффициент k= 1

Коэффициент kz= 1.00

Коэффициент My= 0.78

Коэффициент Mq= 4.11

Коэффициент Mc= 6.67

Глубина заложения фундамента, или приведенная глубина для зданий с подвалом d1= 2.50 м

Глубина подвала db= 0.90 м

———————————————————————————————-

R= (Yc1 * Yc2 / k) * (My * kz * b * y2 + Mq * d1 * y21 + (Mq – 1) * db * y21 + Mc * C) =

= ( 1.25 *1.00/ 1 )*( 0.78 *1.00* 3 *1.80+ 4.11 *2.50*1.65+( 4.11 -1)*0.90*1.65+ 6.67 *0.60)= 37.28 тс/м2

———————————————————————————————-

РАСЧЕТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ГРУНТА R= 37.28 тс/м2

———————————————————————————————-

Данные предварительные вычисления позволяют по результатам программы ФОК Комплекс проверить правильно ли были введены исходные данные, проверяя совпадает ли осадка, расчетное сопротивление грунта (разброс до 15% вполне допустимо). Теперь рассмотрим небольшой многоэтажный медицинский центр, в котором необходимо сделать расчет ленточного и столбчатого фундаментов.

Исходные данные примера расчета ленточного фундамента

Площадка строительства характеризуется следующими атмосферно-климатическими воздействиями и нагрузками:

• вес снегового покрова (расчетное значение) – 240 кг/м²;
• давление ветра — 38 кг/м²;

основанием является грунт II категории по сейсмическим свойствам.

площадка строительства — 7 баллов.

Значение характеристик грунтов засыпки, уплотненных согласно нормативным документам с коэффициентом уплотнения не менее 0,95 от их плотности в природном сложении, допускается устанавливать по характеристикам тех же грунтов в природном залегании.

Нагрузки на столбчатые и ленточные фундаменты получены из программы ПК ЛИРА 10.4.

Ниже выдержки из некоторых таблиц исходных данных.

Производим расчет, по результатам расчета начальное просадочное давление во всех слоях просадочного грунта не превышает давления на основание, вводим характеристики грунта при полном водонасыщении в таб.2.1 и 2.3, кроме того под фундаментами выполняем песчаную подушку из песка средней крупности.

Выводы

По результатам расчета ленточного и столбчатого фундаментов, расчетное сопротивление грунта R = 18,56 т/м².

Среднее давление под подошвой фундаментов не превышает 14,79т/м2, что меньше расчетного сопротивления грунта R = 18,59т/м².

Начальное просадочное давление во всех слоях просадочного грунта не превышает давления на основание, в расчете приняты характеристики грунтов при полном водонасыщении.

Максимальные деформации фундаментов составляют S = 0,065м, что не превышает установленных значений по приложению 4.[2] S_u = 0,08м.

Относительные деформации фундаментов составляют S_del =0,0007, что не превышает установленных значений по приложению 4.[2] S_udel = 0,002.